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中央空调课程设计

中央空调课程设计
中央空调课程设计

一.设计题目

中央空调控制系统设计

二.设计要求

随着人们生活水平的不断提高,智能建筑得到了迅猛发展,并已成为21世纪建筑业的发展主流。

本文从两个方面研究空调系统,一是从空调系统的数学模型方面,二是从空调系统的控制方案方面。要研究一个系统,必须知道这个系统的模型。系统模型是研究和掌握系统运动规律的有力工具,它是认识、分析、设计、预测、控制实际系统的基础,也是解决系统工程问题不可缺少的技术手段。因此,建立有效且可靠的系统模型是我们研究空调系统的首要任务。实践中有两类基本方法可以获得系统的数学模型,一种是理论的方法,即应用系统所遵循的物理定律进行理论推导,称为数学建模;另一类是实验方法,即分析实验数据,找出系统中各物理量之间的关系,成为系统辨识。建立一个满足需要的系统模型,没有普遍的方法可循,因为不同的过程或系统都有各自的特点。

此外,良好控制器的设计和控制参数的调节也有赖于系统的数学模型。所以近年来国内外的学者也都热衷于建立空调系统的模型。

本论文以空调系统为研究对象,主要做了以下工作:

(1)深入学习集中式空调系统的各个环节,掌握各种空调系统原理和空调的控制要求及性能指标,同时讨论了空调监控系统组态软件的设计方法。

(2)通过热力学和传热学的知识,利用基理法建立空调房间的数学模型,并对空调房间的特性参数进行了估算。同时建立了表冷器和系统其他环节的数学模型。为控制方案的确定和控制参数调整奠定了基础。

(3)利用单回路闭环控制系统实现空调房间的温度控制,利用工程整定法整定PID 控制器参数,使系统取得良好的控制效果,利用仿真软件仿真控制效果。并且用信号发生器产生特定的干扰信号模拟空调房间内人员进出的干扰情况,仿真系统有受干扰时的响应特性。

三.设计的作用与目的

本论文通过学习热力学知识,利用机理法建立空调房间的数学模型,并对空调房间的特性参数进行了估算,有利于空调系统控制参数的整定。同时建立了表冷器和其他环节的数学模型,从而建立了整个控制回路的数学模型,有利于选择控制通道、确定控制方案、分析质量指标及调节器参数的最佳整定。通过对所设计的控制系统进行仿真研究,将调节器的参数特性与被控对象的参数特性相匹配,以达到最佳整定,对实际的工程实施奠定了基础。并且对不同的工程,空调系统虽然有所不同,控制方案也会有所不同,但其基本的分析方法、原理是想通的,故本次研究对于类似项目还有普遍意义。

本文从空调系统的控制原理出发,在分析了空调房间的数学模型后,对单回路PID 控制系统进行仿真,并对其进行了仿真研究。

四.系统设计方案

1.空调系统的原理

要讨论空调控制技术,就必须对控制对象即空调系统有全面、深入的了解。只有掌握了其原理、特性、要达到的目的及实现手段才能决定采用何种控制策略。本文在此先对空调系统原理及组成作一介绍。

一般的空调系统包括以下几个部分:

(1)进风部分:根据生理卫生对空气新鲜度的要求,空调系统必须有一部分空气取自室外,常称新风。进风口连同引入通道和阻止外来异物的结构等,组成了进风部分。

(2)空气过滤部分:由进风部分取入的新风,必须经过一次预过滤,以除去颗粒较大的尘埃。一般空调系统都装有预过滤器和主过滤器两级过滤装置。根据过滤的效率不同可以分为初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器。

(3)空气的热湿处理部分:将空气加热、冷却、加湿和减湿等不同的处理过程组合在一起统称为空调系统的热湿处理部分。热湿处理设备主要有两大类型:直接接触式和表面式。

直接接触式:与空气进行热湿交换的介质直接和被处理的空气接触,通常是将其喷淋到被处理的空气中。喷水室、蒸汽加湿器、局部补充加湿装置以及使用固体吸湿剂的设备均属于这一类。

表面式:与空气进行热湿交换的介质不和空气直接接触,热湿交换是通过处理设备的表面进行的。表面式换热器即我们简称的表冷器就属于这一类。

(4)空气输送和分配部分:将调节好的空气均匀地输入和分配到空调房间内,以保证其合适的温度场和速度场。这是空调系统空气输送和分配部分的任务,它由风机和不同型式的管道组成。

(5)冷热源部分:为了保证空调系统具有加热和冷却能力,必须具备冷源和热源两部分。冷源有自然冷源和人工冷源两种。自然冷源指深井水。热源也有自然和人工两种。自然热源指地热和太阳能。人工热源是指用煤、煤气等作燃料的锅炉所产生的蒸汽和热水,目前应用最为广泛。

空气调节的形式很多,按照空气处理设备的设置情况,一般可分为:集中式空调系统(又称中央空调)、半集中式空调系统和全分散式空调系统。其中,集中式空调系统的所有空气处理设备(包括风机、冷却器、加热器、加湿器、过滤器等)都设在一个空调集中的空调机房内,其特点是,经集中设备处理后的空气,通过风道分送到各空调房间,因而,系统便于集中管理、维护。此外还具有节能、卫生、噪音小、使用方便等特点,目前已被广泛采用。

在集中式空调系统中,常见的是混风式系统。该系统的特点是采用一部分回风与新鲜空气相混合。这样既保证了室内空气新鲜,又利用了回风的能量,提高了设备运行的经济性。图1为一典型的集中式空调系统。

图1 典型的集中式空调系统

这种空气处理机组能根据各种场合要求增减其中的部件,构成各种形式的空气处理设备。在不同的工况中,AHU ( Air Handling Unit)的部分部件可能不被使用。如在冬季加

热加湿工况下,表冷器是不工作的;而在夏季减温减湿工况下,加热器和加湿器是不工作的。空调器的进风通过风阀取室外新风和部分回风混合,经过滤网去除杂质后送入热交换段及加湿段,处理后符合温湿度要求的空气通过风机进入送风管,从而送到空调房间,使空调房间的温湿度达到要求。部分回风与新风混合,对新风预处理,以节约能源。

此外,当室内空气余热Q值发生变化而又需要使室内温度保持不变时,可将送风量固定,而改变送风温度,这种空调系统称为定风量CAV ( Constant Air Volume )系统;也可将送风温度固定,而改变送风量,这种空调系统则称为变风量VAV(Variable Air Volume)系统。本论文就是针对定风量空调系统的温度控制部分进行研究的。

2.中央空调系统的控制功能和要求

空调系统控制的主要对象是:空气温度及相对湿度。下面分别从温度和相对湿度两个方面介绍空气调节系统。

(1)空气温度调节系统

一般空气的温度调节有以下几种方式

1)夏季制冷

A.采用喷水室喷冷水冷却空气的温度调节

B.采用水冷式冷却器冷却空气的温度调节

2)冬季加热

A.热水加热器的加热量调节

B.蒸汽加热器的加热量调节

C.电加热器的加热量调节

各种温度控制方式都有其特点,针对不同项目实际情况,要分析后采用合适的温度控制方案。由于温度控制分为夏季的冷却和冬季的加热两种情况,其控制方式也会有所不同,下面分别加以介绍。

(2).夏季制冷控制方案

对于空气冷却调节一般有以下几种方式:

1)水量的量调节:利用双通阀改变通过冷却器的冷水量来调节

2)水温的质调节:利用三通阀改变冷冻水和回水的混合比调节水温

3)调节通过冷却器的风量来调节最后混合后的送风温度

(3).冬季加热控制方案

加热方式选择:加热一般有热水加热、蒸汽加热、电加热三种方式可以选择。三种热源发生方式及经济性比较如下表1。

表1 空调加热方式比较

加热方式热源特性经济性

热水加热由热泵机组提供时滞长,反应较慢,控制复杂价格中

蒸汽加热由当地工业区提供热源温度、流量较稳定,动态特性中价格低

电加热通过电热器提供控制精度高,控制简单价格高

从上表可看出,电加热具有控制精度高、控制简单的优点,但其热效率低、浪费能源、价格高,作为主调节不合适,一般用于恒温室等对动态特性要求特别高的区域的辅助调节手段。一般对动态特性没有特殊要求的,不考虑采用。由于当地工业区可以提供的蒸汽是一种廉价、稳定的热源,一般将其作为主调节手段。如果控制对象产生的热扰动较大,蒸汽系统调节阀全开仍不能满足要求,为改善动态特性,将启动热泵机组提供热水作为辅助调节。另外如果工业区蒸汽管网系统出现故障,也可以将热水加热作为备用加热方式。五.系统的设计

1. 空气湿度调节系统

空调系统中的相对湿度调节,可以采用定露点(间接)和不定露点(直接)的控制方法。

定露点法是采用使空气经喷水室后或喷水表面冷却器后露点相对恒定的方法,使空调房间内空气的相对湿度保持在一定范围内。自动控制点的露点一般是由空调系统设计时确定的。由于定露法不能反映室内余湿量或相对湿度的变化,存在着室内湿度的偏差,故此种方法一般用于室内余湿量变化幅度较小的场合。

不定露点的直接控制方法,即用在房间内及回风管内安装的相对湿度传感器,测量和

调节系统中相应的执行机构,以达到空调房间内相对湿度控制的目的。在夏季,由于空气湿度较大,需要降低湿度;而冬季由于空气干燥,又需要加大湿度。这两种功能可分别由水冷式表面冷却器和蒸汽加湿来实现。

水冷式表面冷却器的去湿控制的原理其实就是冷却,由于相对湿度较大的空气其露点温度高。空气冷却降温后,水蒸汽结露为水,从而降低空气的湿度。在冬季空气干燥或夏季高温处于冷却模式时,基本都不需要强制去湿。而当温度不高,而湿度较大时,则根据室内湿度探测器的信号与设定值比较,根据其差值,调节冷冻水阀门开度,强制启动制冷模式,调低冷却器出口的空气温度以满足去湿要求。此时,由于送风温度偏低,为满足室内温度要求,根据温度探测器的信号,可能要启动蒸汽加热功能,以补偿温度的偏差。其工作原理如图2。

图2 水冷式表面冷却器的去湿控制

采用蒸汽加湿空调系统,喷蒸汽加湿的控制是由装于室内的相对湿度传感器ME、电动双通调节阀MV、及相对湿度调节器MC组成。它在调节过程中,根据湿度传感器所测得的室内相对湿度值,由调节器进行比较、放大后发出调节信号,使电动调节阀动作,改变喷入空气中的蒸汽量,达到调节室内湿度的目的。示意图如图3所示。

图3 喷蒸汽加湿控制

2. 空调控制系统的要求

为达到要求的控制精度且便于用户使用,中央空调控制系统必须完成以下主要功能: (1)空调区域温、湿度检测与显示。根据空调区域的面积,采用若干个温、湿度传感器,将其信号取平均值计算。空调区域温、湿度的自动控制。

(2)新风温、湿度检测与显示。

(3)送、回风机运行状态(开机/停机)显示,及其启停控制(可通过自动和手动两种方式)、过载故障报警。

(4)送、回风机与防火阀联锁,发生火灾时防火阀报警并自动关闭送、回风机与风阀。

(5)过滤器过阻报警,提醒运行人员及时清洗更换过滤器。

(6)自动调节表冷器或加热器上的三通阀和电动风阀的开度,以调节冷冻水或蒸汽的流量。

中央空调系统对控制系统的要求一般可概括为对控制区域的温湿度、新风量、冷冻水流量的控制等几个方面。其中,空气处理机组是指集中在空调机房的集中式空气处理设备,包括送、回风机、过滤器、冷却器或加热器、加湿器等,它是整个中央空调系统的重要组成部分和核心。控制的目标是将室内的温湿度参数保持在适宜的水平,并且尽量使系统的能耗最小。

3. 空调监控系统的构成

本论文讨论采用Lonworks现场总线控制系统。Lonworks现场总线技术的特点是可靠性高、便于容错、全数字化、通信距离长、多节点、通信方式灵活、造价低廉、抗干扰能力强。本系统中用分布在现场被控设备处的多台智能控制器(其核心为神经元芯片)实现对被控设备的实时监控。由于智能控制器分布在现场,控制功能较为明确,同时任何一台智能控制器发生故障都不会影响其它设备的正常运行,大大缩小了故障或事故的影响范围,因此,可靠性大大提高。它可将数据检测、数据处理、系统监控相结合。它主要由PC 机、现场智能节点、网络适配器、路由器和通信介质等组成,由现场总线担任过程现场与安装在控制室中的PC机之间的串行数字通信链路。由于现场总线是基于数字通信的,因此在现场与控制室之间,能实现多变量双向通信。路由器通常只有中继器及不同通信介质

间信息转换的功能,传输的距离受节点中收发器类型的限制。

1)网络监视用 PC机主要实现网络管理方面的各种功能,监视和管理所连子网及所有现场智能节点,包括温湿度节点、登录节点,监视节点的运行状态,管理显示屏幕,实现对某些节点的手动操作或控制等。

2)网络适配器它是控制网络与PC机以及具有数据通信功能的仪器、仪表之间相互连接的接口。网络信息可以通过该网络适配器进、出PC机,这样能充分发挥PC机的显示和计算能力,使PC机成为控制网络的一个组成部分。通过PC机的人机界面,完成收集和监视各个现场节点的信息,实现数据计算、执行控制节点动作等操作。

3)现场智能节点它们是一些带有Neuron芯片的、能进行现场数据(开关量、模拟量)采集和处理的、且具有可靠网络通信功能的现场智能装置。提供有数据测量、数据处理、过程监视和过程控制等功能。可以直接与工业生产过程〔如温湿度传感器、执行器)相连,进行数据采集或输出控制信息。

空调监控系统主要由三级组成。监控级主要设操作员站,必要时也可加设工程师站。操作员站通过人机交互及友好的界面对整个空调系统进行集中监控和在线管理。工程师站的主要任务则是进行离线管理,如完善系统运行的组态软件和下载记录相关数据等。从智能建筑系统集成的角度考虑,管理级是较为重要的一级,其主要任务是将管理部门的决策引入到监控层的控制决策中去,实现各相关子系统间的协调与信息共享。现场控制器构成系统的第三级,其主要功能是接收安装于被控设备上的各种传感器、检测器传达的数据,按控制器内部预选设置的参数和预选编制的控制程序来进行相应的运算(如PID、延时等),并对各被监控设备进行控制,且随时根据操作站由网络控制器发出的各种指令来调整参数或启动有关程序以改变或启动相应设备的监控。

六.空调系统建模

1. 空调房间建模

要研究一个系统,必须知道这个系统的模型。系统模型是研究和掌握系统运动规律的有力工具,它是认识、分析、设计、预测、控制实际系统的基础,也是解决系统工程问题不可缺少的技术手段。因此,建立有效且可靠的系统模型是我们研究空调系统的首要任务。根据第一章中所讲的几种建模方法,我们知道被控过程可以通过分析其过程的机理,根据物料平衡和能量平衡等关系,应用数学描述的方法,建立过程的数学模型。这种方法具有较大的普遍性。同时,我们知道房间的温、湿度的值是由很多因素决定的,如室外大气的

温湿度、房间外墙的结构和材料、房间的朝向、房间内发热设备的功率、人员的数量,以及人员的工作性质等。而且有些因素本身又有其不确定性,不可能通过过程辩识来准确确定空调房间温、湿度的数学模型。由于被控空调房间的空间一般均较大,其内的温湿度变化自然具有很大惰性,它自身有一定的抗干扰能力,所以决定采用机理推导的方法来建立被控过程的数学模型。

(1)CA V 空调系统的基本原理

全空气空调系统设计的基本要求,是要向空调房间内输送足够数量的、经过一定处理了的空气,用以吸收室内的余热和余湿,从而维持室内所需要的温度和湿度。进入房间的风量按下式确定:

c t n s Q L ρ(-t )

(3-1) 式(3-1)中Q 为空调每小时送风所要吸收的全热余热和湿热余热,单位为KJ/h; 这里我们取ρ=1.2,取c=1.01 ( p, c 的定义见前面的符号说明);n t 、s t 为室内空气温度(或者回风温度) 和送风温度,单位为℃。由(3-1 )式可知,当室内空气余热Q 值发生变化而又需要使室内温度t n 保持不变时,可将送风量L 固定,而改变送风温度s t ,这种空调系统称为定风量CAV ( Constant Air Volume)系统;也可将送风温度s t 固定,而改变送风最L ,这种空调系统则称为变风量VAV(Variable Air Volume)系统。因为变风量系统存在严重的藕合问题所以在我国还很少采用。本次主要研究的对象是定风量(CAV)系统。图4是典型的空调系统示意图。

图4 空调房间对象

.(2)CA V 方式下空调房间的数学模型

1.空调房间的特性分析

自动控制空调系统中,空调房间的输入可归纳为两类,一类是控制器的输出p (t ),称为对象的“基本扰动”或“内部扰动”。对于内扰而言,关键是确定人员密度、室内照明和设备负荷。另一类为对象的扰动作用,1()n t 2()n t ...()N n t ,称为“外部扰动”。空调系统的外扰主要来自室外气象参数的影响。其中主要影响参数有室外温度、湿度、太阳直射辐射、风速、风向。风速和风向主要影响表面换热系数和渗透风量大小。这样在多个输入信号的作用下,对象的输出为:

11()()()()()()()n nN n Y s G s P s G s N s G s N s =+++ (3-2) 式(3-2)中,()G s 为1()n t 2()n t ...()N n t 不变时,被控量y(t)与控制作用p(t)之间的传递函数; 1()n G s 为p(t)、2()n t ...()N n t 不变时,被控量y(t)与扰动作用1()n t 之间的传递函数;......()nN G s 为p(t)、n 1(t)... 1()N n t - 不变时,被控量y(t)与扰动作用()N n t 之间的传递函数;Y(s)、P(s)、N(s) 分别为被控量y(t)、控制信号p(t)及扰动信号n(t)的拉氏变换。空调负荷(冷负荷)主要由各种传热、照明、室内发热设备、人体等散热负荷以及太阳辐射等因素构成。

2.空调房间数学模型的推导

为了分析方便,我们把图4所示的空调房间室可以看成一个单容对象,在建立数学模型时,暂不考虑它的纯滞后。这里我们只考虑外表面换热系数。另外考虑到空调房间比较严密,且冷风渗透量远远较新风量小,在计算中未考虑渗透风。因此本文中外部扰动主要与室外温度、湿度、太阳直射辐射、太阳散射辐射有关四个因素有关。对于不透明的外围护结构,如外墙,各种外扰作用的影响是以传热得热的方式进行的,一般以室外综合温度来表达室外温度、太阳直射辐射、太阳散射辐射对外围护结构的综合热作用。

对于半透明的玻璃,外扰得热既有传热得热又有太阳辐射透射得热,太阳辐射透射得热是指太阳直射辐射、散射辐射等中短波辐射直接透过玻璃进入室内的热量,传热得热包括室内外温度差形成的传热量和被玻璃吸收的太阳辐射又以辐射和对流的形式进入室内的热量。另外玻璃和周围环境之间长波辐射热交换,由于玻璃对长波热辐射几乎是不透明体,因此这部分热量不会成为透射得热,可以用室外空气综合温度的形式考虑到传热计算

中去。这样,窗玻璃的外扰得热计算主要是太阳辐射透射得热计算和用于计算传热得热的室外空气综合温度。

根据热力学第一定律,单位时间内进入净化室的能量减去单位时间内由净化室流出的能量等于净化室中能量蓄热量的变化率。即

=+-+?????????????????? ? ? ? ? ???????????????净化室内蓄每小时进入室每小时室内设备照每小时从室内排每小时室内向热量的变化率内空气的热量明和人体的散热量出的空气的热量室外的传热量

由此可得出如下的数学表达式:

01()()n n s n n dt t t C L ct q L ct dt r ρρ-=+-+ (3-3)

式(3-3)中r 为净化室内围护结构的热阻,℃/KJ;0t 为室外空气温度,℃,其它符号同(3-1)

式相同(n q ,1C 见前面符号说明)。

3.定风量(CAV )方式下空调房间的数学模型

对于定风量(CAV )方式,即固定送风量L 而改变送风温度s t 空调系统,将式〔3-3 )整

理为:

01111n n n s q t dt C L c r t t dt L c L c L c r r ρρρρ??+ ?+=+ ? ?++??

()11n n s f dt T t K t t dt +=+ (3-4)

式(3-4)中01111,,11n f q t C L c r T K t L c L c L c r r ρρρρ+===++。其中,1T 为净化室的时间常数(1

T 表示对象的热容1C 和热阻1R 的乘积,即111T R C =, 其中R1为净化室的热阻,℃/KJ ;1K 为

净化室的放大系数;f t 为室内外干扰量换算成送风温度的变化,℃。式(3-4)就是净化室在定风量(CAV) 方式下的数学模型。式中s t 和f t 是净化室的输入参数,又称输入信号,

其中s t 起调节作用,而f t 起干扰作用;而n t 是净化室的输出参数,又称输出信号。调节作用至被控参数的信号联系称为调节通道,干扰作用至被控参数的信号联系称为干扰通道。 在自动调节系统中,主要考虑被调量偏离给定值的过渡过程,则用增量的形式表示为:

()11n n s f t d t T T K t t d ?=+?=?+? (3-5)

如果式(3-4)中的f t 为常量,即f t =0f t ,则有()110n n s f t dt T t K t t d =

+=+?,上式称为

调节通道的微分方程式。

如果式( 3-4 )中的s t 为常量,s t =0s t ,则有()110n n s f t dt T t K t t d =+=+?,上式称为

干扰通道的微分方程式。

当考虑净化室纯滞后1τ影响时,并用传递函数来表示,则在定风量(CAV )方式下空调房间对象用一阶纯滞后的惯性环节来表示,即传递函数如图5所示为:

图5定风量系统下净化室模型的结构

111()1s

K e G s T s τ-=+ (3-6)

七. 系统仿真与调试

1.控制系统的性能指标

研究被控对象动态特性的目的是据以配置合适的控制参数,以满足生产过程的要求。 过程控制系统在运行中有两种状态,一种是稳态,另一种状态是动态。评价一个过程控制系统的工作质量,只看稳态是不够的,还必须考虑它在动态过程中被控量随时间变化的情况。

评价控制系统的性能指标,要根据生产过程对控制系统的要求来制定。闭环控制系统在设定值扰动下的阶跃响应如图6所示。性能指标一般有以下几个

:

图6闭环控制系统在设定值扰动下的阶跃响应

1.衰减比和衰减率

衰减比是衡量一个振荡过程衰减程度的指标,它等于相邻的两个同向波峰值之比,即衰减比13y y η= 。

衡量振荡过程的另一指标是衰减率,它是指每经过一个周期以后,波动幅度衰减的百分数,即衰减率131y y y -ψ=

为了保证系统有一定的稳定裕度,在过程控制中要求衰减比为4: 1~10: 1,这样大

约经过两个周期以后就趋于稳定,看不出振荡了。

2.超调量

超调量是指最大动态偏差占被控量稳态变化量的百分数。对于一个良好的温度控制系统,能够抑制最人动态偏差,这样才不会产生很大的超调,才能对系统起到良好的控制效果。因此它是衡量控制系统动态特性的一个重要指标。

3.残余偏差

残余偏差是指过渡过程结束后,被控量新的稳态值y(∞)与新设定值r之间的差值,它是控制系统稳态准确性的衡量指标。

4.调节时间

调节时间是从扰动开始到被控量进入新稳态值±5%范围内的这段时间。对于中央空调温度控制系统,也就是从给定温度设定值到房间温度稳定在要求的范围内的这段时间。它是衡量控制系统快速性的一个重要指标。

2. PID控制器的基本原理

常规PID控制在生产中是一种比较普遍的控制方法,常规PID控制系统原理框图如图7所示,系统由常规P1D控制器和被控对象组成。

图7常规PID控制系统原理图

PID控制器是一种比例、积分、微分并联的控制器。PID控制器的数学模型可以用下式表示:

01()()()()t

p t D I de t u t K e t e t d T T dt ??=++???

?? 式中:u(t): 控制器的输出; e(t): 控制器输入,它是给定值和被控对象输出值的差,称偏差信号; p K : 控制器的比例系数;

T I : 控制器的积分时间;

T D : 控制器的微分时间。

在PID 控制器中,它的数学模型由比例、积分、微分三部分组成。这三部分分别是:

(1)比例部分

比例部分数学表达式表示为:()p K e t

在比例部分,比例系数p K 越大,则过渡时间越短,控制结果的静态偏差也越小;但p K 越小,也容易产生振荡。因而,比例系数p K 选择必须适当,才能取得过渡时间少,静态偏差小而又稳定的效果。

(2)积分部分 积分部分的数学表达式为0()t p

t I K e t d T ?

从积分的数学表达式可以知道,只要存在偏差,则它的控制作用就会不断增加。只有在偏差e(t)=0时,它的积分才会为一个常数,控制作用才是一个不会增大的常数。可见,积分部分的作用可以消除系统的偏差。积分时间不对积分部分的作用影响极大。当T I 较大时,则积分作用较弱,这时,系统的过渡过程不易产生振荡,但是消除偏差所需的时间较长。当T I 较小时,则积分作用较强,这时系统过渡过程中有可能产生振荡,但消除偏差所需的时间较短。

(3)微分部分

微分部分数学表达式表示为: ()p D de t K T dt

微分部分的作用强弱由微分时间T D 决定。T D 越大,则它抑制e (t)变化的作用越强,

T D越小,它反抗e(t)变化的作用越弱。它对系统的响应速度有很大的影响。

PID控制是迄今为止最通用的控制方法,大多数反馈控制用该方法或其较小的变形来控制。PID调节器及其改进型是在工业过程控制中最常见的控制器,尽管许多先进控制方案不断推出,但PID控制器以其结构简单,易于操作等优点,仍被广泛应用于冶金、化工、电力、轻工和机械等工业过程控制中。

3. PID参数整定

当一个控制系统实际安装完成后,系统各个环节以及被控对象各通道的特性就不能再改变了,而唯一能改变的就是调节器的参数,即调节器的比例度δ、积分时间T I和微分时间T D。通过改变这三个参数的大小就可以改变整个系统的性能,获得较好的过渡过程和控制质量。调节器参数整定的目的就是按照已定的控制系统,求取控制系统质量最好的调节器参数。

控制器参数的整定方法归纳起来可分为两大类,理论计算整定法与工程整定法。从原理上讲,理论计算整定法比工程整定法更能实现控制器参数的“最佳整定”,但无论是用解析法还是实验测定法求取的过程数学模型都只能近似反映过程的动态特性,因而理论计算所得的整定参数值可靠性不高,在现场使用中还需进行反复调整。相反,工程整定法虽未必能达到“最佳整定参数”,但由于使用者不需要知道过程完整数学模型,使用者不需要具备理论计算所必须的控制理论知识,因而简便、实用,易于被过程技术人员所接受并优先采用,但并不意味着理论计算整定法就没有价值了。恰恰相反,通过理论计算,有助于人们深入理解问题的实质,减少整定工作中的盲目性,较快地整定到最佳状态,尤其在较复杂的过程控制系统中,理论计算是不可缺少的。此外,理论计算推倒出的一些结果正是工程整定法的理论依据。

4.温度控制系统PID控制仿真

前面建立了空调系统各环节的数学模型,前几节又分析了控制过程的性能指标,下面利用Matlab,我们就可以对控制系统进行仿真研究。

1.单回路PID控制仿真

根据建立的控制系统各个环节的数学模型,利用Matlab仿真软件建立整个控制系统的结构图,由于调节阀的时间常数相对于房间和表冷器的时间常数很小,故在仿真时忽略调节阀环节,这样温度控制系统便是一个典型的二阶系统。本次研究的各环节参数参照文献《中央空调集散控制系统的研究》中实际工程数据。因此研究此二阶系统更具有普遍意义。根据前一章中的PID控制器的参数整定知识,调整PID的参数值直到取得满意的响应曲线。其中房间温度的设定值为20℃,仿真时间为50OOs, PID控制器的采样时间为1s。得到的响应曲线如图8所示。(注意:除特殊标注外,论文中响应曲线的仿真图横轴均为时间轴,单位为秒;纵轴均为温度轴,单位为℃。)

图8单回路PID控制响应曲线

2. PID控制抗干扰性仿真

在控制系统中,要求系统有很好的抗干扰性,我们这里主要考虑房间人员和仪器设备的使用情况的干扰,选用信号发生器产生干扰信号,来研究系统对突加干扰的动态响应。

在系统稳定后,T=3500秒时加个持续时间为5分钟,幅值为2的信号来模拟房间干扰,加干扰时的仿真图如8所示,干扰信号如图9所示,响应曲线如图10所示。

图9 房间所加的干扰信号

图10 房间加干扰后的响应曲线

由图10可知,单回路P1D控制系统,当参数整定好后,系统能够进行自我调节,有一定的抗干扰性。而且可以看出PID控制具有一定的适应性。

但是,当考虑新风干扰,及送风管道的干扰以及空调房间内的大量热源设备干扰时,PID控制就很难再起到很好的调节作用。同时,在世界各国尤其是我国能源极度紧张的情况下,节能问题也显的尤为突出。又PID控制有很大的超调,这很不利于节能。由此中央

空调控制器用PID设计有一定的局限性,还需完善。

八.心得体会

本文阐述了中央空调控制系统的基本原理及设计方案,在此基础上做了以下主要工作:包括空调系统各环节的数学建模、常规PID控制器的研究以及在中央空调系统中的应用及设计。

根据空调系统的控制原理图,通过机理法建立各个环节的数学模型,并对空调房间的特性参数进行了估算。在MATLAB中对单回路控制系统进行了仿真,将调节器的参数特性与被控对象的参数特性相匹配,以达到最佳整定,对实际的工程实施奠定了基础。由于空调系统是一个干扰大、非线性的、时变性系统,对于传统的PID控制,一组整定好的参数只能在较小的范围内有较好的控制效果,当参数变化超过一定范围时,系统控制效果变差。并且传统的PID控制存在超调,这对空调系统来说是很大的能源浪费。因此,在能源紧缺的情况下,为了提高控制效果和抑制超调以节约能源,空调控制器仍需要改进。

当然,由于课题研究时间有限,还存在以下几方面的问题:

1.空调对象(房间)的建模有待完善

本文的建模做了人量的假设,在实际工程中,根据客户的实际情况不同,主次影响因素也不同,所建模型也就不尽相同。所以有关中央空调建模问题有待进一步探讨。

2.仿真研究过程只考虑了温度控制系统,对温、湿度控制中的祸合关系没有进一步研究。

本人所建立的空调环节的数学模型和设计的PID控制器虽然在仿真过程中体现了诸多优点,但由于时间及条件有限,还存在不足之处,希望各位老师给予批评指正。

《暖通空调》课程设计说明书

暖通空调系统程设计 专业:建筑环境与设备工程专业 姓名:马杰 学号:20114025025 指导老师:郭敬红 日期:2014年11月17日

目录 一任务和目的 (3) 二工程概况 (3) 三设计概述 (3) 四空调负荷计算 (4) 4.1 手算标准示范 (4) 4.1.1 上海市室外气象条件 (4) 4.1.2. 病房各项相关条件 (4) 4.1.3. 冷负荷计算 (5) 4.2各层其他其余空调空间的冷负荷 (8) 五、空调风系统 (8) 5.1各房间新风量确定 (8) 5.2 新风管道选择 (9) 5.2.1各新风干管管径选取 (10) 5.2.2各房间的新风支管管径选取 (10) 5.3新风管阻力计算 (11) 5.4新风冷负荷计算 (12) 5.6 空调系统方案的确定 (13) 5.7 风机盘管选型 (13) 5.8气流组织设计................................................................................................. 错误!未定义书签。 七、参考文献............................................................................................................... 错误!未定义书签。

一任务和目的 通过本课程设计使学生在以下几个方面得到初步训练: 1、熟悉和掌握空调工程设计计算的基本方法; 2、较为合理地确定空调工程的设计方案,了解空调工程设计的主要步骤,较规范地绘制工程图; 3、熟悉和学会使用设计规范、设计手册、标准图、以及其它有关的参考资料,合理地选用空调、通风系统的定型产品。 二工程概况 该楼总共12层,主要房间朝南向,首层层高为4.4m.其中第12层设计。该空调系统主要内容包括:设计方案选择,负荷计算,末端设备的选型,气流组织设计,风系统设计等内容。 三设计概述 根据该建筑的建筑面积以及内部结构等因素考虑,该建筑性质为相对单一的办公建筑,从而将整个空调区划分为风机盘管加新风系统。设计满足舒适性空调要求。在冷负荷计算的基础上完成新风机组和风机盘管的选型,并通过风量计算估算确定风管路和的规格,并校核最不利环路的阻力和压头用以确定新风机。

空气调节课程设计

课程设计 (初步设计)

综合办公楼空调系统设计 一、工程概况 本建筑物是一幢具有商业、餐饮、娱乐、办公等多种功能的综合办公楼,地处繁华都市上海。总层数为6层(含地下一层),其中地上首层为商场、超市;二层为中餐厅、西餐厅;三层为娱乐城、大小包厢(酒吧、咖啡间);四、五层为办公室、会议室等区域;地下室为中央空调机房及停车场。地下一层、地上一二三层层高均为4.5m,四、五层层高为3.8m,建筑物地面总高度为22.6m。总建筑面积约为6800㎡,空调面积4722㎡,计算冷负荷为916.537kW,建筑面积冷负荷指标为194W/㎡。 该建筑物有关资料如下: 1、屋面 结构与表1-6(b)中序号1相同,保温材料为沥青膨胀珍珠岩,厚度为50mm。 2、外墙 红砖墙,厚度为240mm,墙外表面为水泥砂浆抹灰加浅色喷浆,墙为70mm 厚的充气混凝土保温层,内粉刷加油漆。 3、外窗 单层钢窗,玻璃为5mm厚普通玻璃,有活动百叶帘作为内遮阳。 4、人数 人员数的确定是根据各房间的使用功能及使用单位提出的要求确定的,详细安排见附表1。 5、照明设备 由建筑电气专业提供,照明设备为暗装荧光灯,整流器设置在顶棚内,荧光罩无通风孔,功率为65W/㎡。 6、空调每天使用时间 一、二、三层为14小时,即8:00~22:00; 四、五层为8小时,即8:00~16:00。 二、空调系统的划分和空调方式的确定 根据各类房间的使用功能,为了运行管理和调节的方便,拟将一、二、三层的商场、超市、中餐厅、西餐厅、娱乐城各作为一独立单元,采用一次回风集中式空调系统;三层东侧、四层及五层采用风机盘管加新风系统。 为了运行管理的方便,拟将冷冻水系统划分为两个子系统:一、二、三层为一个水系统,四、五层为一个水系统,竖管和各层水平支管均采用同程式。整个冷冻水系统采用一次泵、定水量、双管制的闭式循环。冷热源拟采用水冷式螺杆热泵机组。 本建筑物为非高层建筑,并且建筑物除地下层外各房间均有外窗自然采光。

空调工程课程设计任务书(新)

《空调工程》课程设计任务书 一课程设计的目的 空调工程课程设计是《空调工程》课程的重要教学环节之一,通过这一环节达到了解通风与空调设计的内容、程序和基本原则,学习设计计算的基本步骤和方法,巩固《空调工程》课程的理论知识,培养独立工作能力和解决实际工程问题的能力。 二设计依据 1、工程概况: 依据每人选择的图纸确定,其具体建筑结构详见个人图纸尺寸。 2、土建资料: (1)墙体:外墙为240砖墙,内外粉刷,内墙采用120砖墙; (2)楼板:面层20+钢筋混凝土楼板80+粉刷25; (3)屋面:保温屋面,二毡三油绿豆砂+水泥砂浆+水泥膨胀珍珠岩70+石油沥青隔气层+钢筋混凝土板+白灰 (4)外窗:单层玻璃钢窗,玻璃采用5mm普通玻璃,窗高1.8m,内遮阳材料为灰白色活动铝百叶帘,无外遮阳。 3、气象资料: (1)地点:南京市 (2)冬夏季空调室内外设计参数见设计手册。 三设计内容 1. 熟悉有关建筑图纸,收集相关设计资料(建筑、气象、工艺等),查阅相关规范,并熟悉规范条文。

2.根据所提供的图纸资料,要求对该建筑进行集中式全空气空调系统的设计。 3. 分别计算各空调房间的冷热负荷,湿负荷,并确定系统总风量及各房间所需的送风量,确定新风量和回风量。 4. 进行风系统水力计算:确定送回风道系统,并画出系统的轴测草图;确定风管尺寸,进行最不利管路的阻力计算。 5.进行室内空气分布计算:确定送回风口的型式和空气管路的布置,各房间送回风口的选择计算。 6. 风机选型及保温材料的选择。 7. 编写“空调工程计算说明书”,计算说明书由标题、目录、正文、参考文献等构成,用A4纸手写。其中正文应包括工程概况、空调负荷计算、风系统水力计算、送回风方式的选择及送回风口的选择方案、风机选型、管道保温及系统的消声减震。 8.绘出图纸。图纸包括:空调送、回风风管平面图、空调风系统图、局部剖面图。 四要求 1. 计算说明书力求反映出设计者的整体设计思想和具体方法; 2. 计算说明书A4手写; 3. 设计图用计算机绘图,按图号要求打印,另交电子版; 五参考书目 1、采暖通风与空调设计规范

暖通空调课程设计

空气调节课程设计 说明书 课题名称:济南市某街道办公楼空调系统 学生学号: 131807011 专业班级:建筑环境与能源应用工程 学生姓名:蔡世坤 学生成绩: 指导教师:崔鹏 教师职称: 设计日期: _ 2017年1月________

第一章设计资料 (5) 1.1设计题目 (5) 1.2设计基本参数 (5) 1.2.1室外参数 (5) 1.2.2 土建参数 (6) 第二章负荷计算 (7) 2.1负荷计算基本公式 (7) 2.1.1外墙、屋顶的瞬变传热的冷负荷 (7) 2.1.2内围护冷负荷 (8) 2.1.3外窗玻璃瞬变传导得热形成的的冷负荷 (8) 2.1.4玻璃窗日射得热形成的冷负荷 (9) 2.1.5设备散热冷负荷 (9) 2.1.6灯光照明散热形成的冷负荷 (9) 2.1.7人体散热形成的冷负荷 (10) 第三章空调方案确定和设备选型 (18) 第四章夏季空调过程设计 (20)

4.1送风状态确定 (21) 4.2汇总于下表 (22) 4.3送风量计算 (23) 4.4新风量计算 (23) 4.5总排风量的计算 (24) 第六章房间的气流组织计算 (27) 6.1气流组织计算 (27) 第七章布置风管、进行风管水力计算,水管水力计算 (29) 7.1风管的布置 (29) 7.2风道的设计及水力计算 (30) 参考文献 (33)

摘要 本设计是济南市某街道办公楼空调工程设计,根据此楼功能要求,本建筑需要夏季提供冷负荷。以长远利益为出发点,力求达到技术可靠,经济合理,节能环保、管理方便,功能调整的灵活性及使用安全可靠。在比较各种方案的可行性及水系统形式后,此工程设计采用风机盘管加独立新风系统;水系统采用一次泵、双管制系统:为满足整栋大楼需求,并且为了在运行过程中的节能,本设计冷热源采用风冷热泵模块机组。根据夏季空调计算负荷依次选择机组、末端设备、新风机组、风口,最后还要对空调系统的设备和管路采取消声、防振和保温等措施。

空调制冷课程设计

安徽建筑工业学院 设计说明书空调用制冷技术设计计算书 专业________ 班级_______________________________ 学号________________________ 姓名__________________________ 课题___________ 空调用制冷技术 指导教师________________________

2012年6月12日 目录 一设计题目与原始条件 (3) 二方案设计 (3) 三负荷计算 (3) 四冷水机组选择 (4) 五水力计算 (6) 1冷冻水循环系统水力计算 (7) 2冷却水循环系统水力计算 (7) 六设备选择 (8) 1 冷冻水和冷却水水泵的选择 (8) 2软化水箱及补水泵的选择 (9) 3分水器及集水器的选择 (11) 4 过滤器的选择 (12) 5 冷却塔的选择及电子水处理仪的选择 (12) 6 定压罐的选择 (13) 七制冷机房的工艺布置 (14)

八设计总结 (15) 九参考文献16

设计题目与原始条件; 某空调系统制冷站工艺设计 1、工程概况 本工程为合肥市某建筑体集中空调工程,建筑单体共15层,建筑面积约30000吊,主要功能及使用面积为:商场10000卅,办公7500卅,会议中心1000卅,客房为2500卅,多功能厅500 m2。 二方案设计; 该机房制冷系统为四管制系统,即冷却水供/回水管、冷冻水供/回水管系统。 经冷水机组制冷后的7C的冷冻水通过冷冻水供水管到达分水器,再通过分水器分别送往房间的各个区域,经过空调机组后的12C的冷冻水回水经集水器再由冷冻水回水管返回冷水机组,通过冷水机组中的蒸发器与制冷剂换热实现降温过程。 从冷水机组出来的37C的冷却水经冷却水供水管到达冷却塔,经冷却塔冷却后降温后再返回冷水机组冷却制冷剂,如此循环往复。 考虑到系统的稳定安全高效地运行,系统中配备补水系统,软化水系统,电子水处理系统等附属系统。 三负荷计算; 1. 面积热指标(查民用建筑空调设计) 商场:q=230(w/m2); 办公:q=120(w/m2);会议中心:q=180 (w/m2);客房:q=80(w/m2); 多 2?根据面积热指标计算冷负荷商场:Q=10000*200=2300(Kw); 办公:Q=100*7500=900(Kw); 会议中心:Q=180*1000=180(Kw);

空调工程、制冷工程及工业通风课程设计任务书

暖通空调及制冷课程设计任务书 一.课程设计目的: 本课程设计的前期课程为暖通空调和空调用制冷技术。通过设计将进一步巩固已学过的各门专业课知识;进一步体会各门课程的特点、相互间的联系及在实际工作中的衔接关系;初步掌握工业或民用建筑制冷、空调和通风设计的一般设计程序、方法;熟悉相关的设计标准、规范和手册,了解现行暖通设备的性能及特点。进而培养解决实际问题的能力。 二.设计题目:天津市梅江南11号地办公楼空调制冷通风设计 三.设计原始资料 1.建筑地点:天津市。 2.室外计算气象资料(冬、夏)按暖通空调设计规范选用。 3.建筑概况:该建筑地上三层,地下一层,建筑总面积约4406.51㎡,其中地上3279.94㎡,地下1126.57㎡。建筑总高度14.25米(至檐口起坡点)。其中地下室为设备用房和食堂,层高3.98m;一层为办公接待及展厅等,层高4.5米;二层为办公室、会议室等,层高3.9米;三层为办公室、会议室等,层高3.9米;各房间吊顶后净空高度见建筑剖面图,各层楼板厚150mm。不详之处详见建筑、结构图纸。 4.设计计算依据: 1.室外计算参数: 夏季空调室外计算干球温度33.4℃ 夏季空调室外计算湿球温度26.9℃ 夏季空调日平均温度29.2℃ 冬季空调室外计算温度-11℃ 冬季通风室外计算温度-4℃ 冬季冻土深度69cm 夏季平均室外风速 2.6m/s

冬季平均室外风速 3.1m/s 2.室内计算温度 3.换气次数 4.建筑热工数据 依照建筑设计说明及图纸查阅相关资料确定。 四.设计说明书主要内容 (一).计算工作 1.根据给出的围护结构,计算各楼层通过维护结构的冷、热负荷。2.计算室内人员、照明及设备的发热量及散湿量。 3.确定各房间(楼层)新风量。 4.空气平衡、热、湿平衡计算。 5.风系统和水系统的水力计算。 6.地下室排烟计算。 7.主要设备的选型计算。 (二).方案确定 1.各楼层空调系统形式方案确定。 2.各楼层排风方案确定。 3.冷冻机房方案确定。

空调课程设计说明书

石家庄铁道大学课程设计 空气调节课程设计 2014级机械工程分院(系) 专业建筑环境与能源应用工程 学号 学生姓名赵梦娇 指导教师李亚宁 完成日期2017年7月8日 目录 第一章工程概况及主要参数 (3) 1.1工程设计标题 (3) 1.2工程概况 (4) 1.3基本设计参数 (4) .............................................................................................. 错误!未定义书签。 .............................................................................................. 错误!未定义书签。

.................................................................................................................. 错误!未定义书签。 .............................................................................................. 错误!未定义书签。第二章空调设计任务书 .................................................................... 错误!未定义书签。 空气调节课程设计任务书 (5) 第三章建筑负荷计算 (8) 3.1以六楼客房3为典型房间进行手动负荷计算 (8) .............................................................................................. 错误!未定义书签。 .............................................................................................. 错误!未定义书签。 3.1.3外窗辐射冷负荷 (10) .............................................................................................. 错误!未定义书签。 .............................................................................................. 错误!未定义书签。 .............................................................................................. 错误!未定义书签。 .............................................................................................. 错误!未定义书签。 .............................................................................................. 错误!未定义书签。 3.2六层每个房间的冷负荷总和 (13)

空调用制冷技术课程设计

目录 目录 (1) 设计任务书 (2) 设计说明书 (3) 一、制冷机组的类型及条件 (3) 二、热力计算 (6) 三、制冷压缩机型号及台数的确定 (7) 四、冷凝器的选择计算 (8) 五、蒸发器的选择计算 (12) 六、冷却水系统的选择 (14) 七、冷冻水系统的选择 (14) 八、管径的确定 (14) 九、其它辅助设备的选择计算 (15) 十、制冷机组与管道的保温 (17) 十一、设备清单 (18) 十二、参考文献 (18)

空调用制冷技术课程设计任务书 一、课程设计题目:本市某空调用制冷机房 二、原始数据 1.制冷系统采用空冷式直接制冷,空调制冷量定为100KW。 2.制冷剂为:氨(R717)。 3.冷却水进出口温度为:28℃/31℃。 4.大连市空调设计干球温度为28.4℃,湿球温度为25℃。 三、设计内容 1.确定设计方案根据制冷剂为:氨(R717)确定制冷系统型式。 2.根据冷冻水、冷却水的要求和条件,确定制冷工况并用压焓图来表示。 3.确定压缩机型号、台数、校核制冷量等参数。 4.根据蒸发温度、冷凝温度选择蒸发器(卧式壳管)冷凝器(水冷或空冷),并做其中一个设备(蒸发器或冷凝器)的传热计算。 5.确定辅助设备并选型 6.编写课程设计说明书。

空调用制冷技术课程设计说明书 一、制冷机组的类型及条件 1、初参数 1)、制冷系统主要提供空调用冷冻水,供水与回水温度为:7℃/12℃,空调制冷量定为100KW 。 2)、制冷剂为:氨(R717)。 3)、冷却水进出口温度为:28℃/31℃。 4)、大连市空调设计干球温度为28.4℃,湿球温度为25℃。 2、确定制冷剂种类和系统形式 根据设计的要求,本制冷系统为100KW 的氨制冷系统,一般用于小型冷库,该制冷机房应设单独机房且远离被制冷建筑物。因为制冷总负荷为100KW,所以可选双螺杆制冷压缩机来满足制冷量要求(空气调节用制冷技术第四版中国建筑工业出版社P48)。冷却水系统选用冷却塔使用循环水,冷凝器使用立式壳管式冷凝器,蒸发器使用强制循环对流直接蒸发式空气冷却器(即末端制冷设备)。 3、确定制冷系统设计工况 确定制冷系统的设计工况主要指确定蒸发温度、冷凝温度、压缩机吸气温度和过冷温度等工作参数。有关主要工作参数的确定参考《制冷工程设计手册》进行计算。 确定冷凝温度时,冷凝器冷却水进、出水温度应根据冷却水的使用情况来确定。 ①、 冷凝温度()的确定 从《制冷工程设计手册》中查到大连地区夏季室外平均每年不保证50h 的湿球温度(℃) C o s 25t 对于使用冷却水塔的循环水系统,冷却水进水温度按下式计算:

空调工程课程设计说明书范本

空调工程课程设计说明书范本

<空调工程>课程设计说明书 目录 1绪论....................................................... (1) 1.1设计目的 (1) 1.2 主要内容和基本要求 (1) 2 设计基本资料 (2) 2.1建筑概况 (2) 2.2设计参数 (2)

3 负荷计 算....................................................... ..2 3.1冷负荷计算方 法 (2) 3.2空调冷负荷计 算 (2) 4空调系统方案的确 定 (5) 4.1空调末端系统方案比 较 (5) 4.2 空调水系统方案比较确 定.... (6) 4.3 风机盘管的布 置 (7) 5 设计方案计算及设备选型....................................... . (7) 5.1风机盘管加新风系统的处理过程及送风参数确定................ . (7) 5.2风机盘管的选型计 算........................................ . (9) 5.3新风机组选择计

算........................................ .. (11) 6 空调系统水力计算 (11) 6.1空调风系统水力计算 (11) 6.2空调水系统水力计算 (13) 7 气流组织............................................ .......... .14 7.1布置气流组织分布.................................. .. (14) 7.2散流器选择计算.......................... (14) 8消声、减振及保温设计......................... .. (15) 8.2 减振设计......................... . (1) 6 8.3保温设计......................... .. (16)

空调工程课程设计说明书范本(doc 34页)

空调工程课程设计说明书范本(doc 34页)

目录 - 22 -

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前言 随着国民经济的飞速发展,空气调节技术已是保证室内良好环境的一种必不可少的技术。经济的发展使从事空调设计人员越来越多,对设计要求也越来越高。许多其他行业的人也越来越多的关心空调系统设计的合理性和经济性。尤其是近年来能源危机的出现、环保意识的不断提高,对空调设计提出了新的更为严峻的挑战。因此,利用自然资源,保护环境成了当前各国空调制冷行业的研究方向。 为了适应时代的发展,各种空调应运而生。如变频空调,它是目前空调消费的流行趋势,节能环保,能耗低;无氟空调,由当前全球面临的一个重大环境问题所催生,无氟空调是众所期待的产品;舒适性空调得到了很大的发展,健康是空调发展的主题之一,人们对于生活质量的要求越来越高;一拖多的发展从侧面反映了我国居民居住环境的巨大变化,也为自身发展指明了方向。目前,对于办公楼的空调系统比较推崇的空调方式是风机盘管加新风系统,这种系统灵活性大,能独立的调节室温,不但节能,而且健康,得到了广泛应用。 随着生产和科技的不断发展,人类对空调技术也进行了一系列的改进,同时也在积极研究环保、节能的空调产品和技术,已经投入使用了冰蓄冷空调系统、燃气空调、VAV空调系统、地源热泵系统等。本次设计中采用风冷螺杆式冷热水机组作为空调系统的冷热源,这样一台机组夏季可进行供冷,冬季又可进行供热。风冷螺杆式冷热水机组利用室内外空气作为冷热源,它不用冷却水泵、冷却水管路及冷却塔,省去了庞大的冷却水系统,投资省,安装方便。 总之,伴随着科技和社会的进步,节能、环保、健康、智能控制已成为空调发展的大趋势。 - 22 -

空调课程设计说明书

空调课程设计说明书 Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

供暖课程设计说明书 题目:太原市某办公楼供暖系统设计 指导老师:张伟捷 设计者:李学文 设计日期: 2014年7月 目录 第一章工程概述…………………………………………………………… 第二章原始资料…………………………………………………………… 室外气象参数……………………………………………………… 室内气象参数……………………………………………………… 围护结构热工参数…………………………………………………… 第三章负荷计算…………………………………………………………… 空调房间设计条件……………………………………………… 冷负荷计算……………………………………………………… 热负荷计算……………………………………………………… 负荷计算内容 负荷汇总 负荷逐时波动图 第四章空调系统方案的确定……………………………………………… 空调系统的比较………………………………………………… 空调系统的确定…………………………………………………… 第五章送风量和新风量的确定…………………………………………… 送风量确定………………………………………………………… 新风量确定………………………………………………………… 第六章气流组织的设计与运算………………………………………… 室内气流组织……………………………………………………… 送风口形式………………………………………………………… 回风口形式………………………………………………………… 气流组织的设计与运算…………………………………………… 第七章风管、水管水力计算……………………………………………… 风管的水力计算…………………………………………………… 空调系统的风管布置……………………………………… 风管水力计算………………………………………………

暖通空调课程设计空调系统设计

南京工业大学土木学院 2013-2014学年第一学期 暖通空调课程设计设计题目航站楼底层空调系统设计 班级节能1101 学生姓名曹洪 学号 1809110109 日期2013年12月 指导教师张广丽 2013年12月 目录 课程设计任务书2 第一章绪论错误!未定义书签。 1.1设计目的错误!未定义书签。 1.2 设计要求错误!未定义书签。 第二章空调冷负荷的计算4 2.1主要设计参数4 2.2冷负荷与湿负荷的计算错误!未定义书签。 2.3 一层左边国际营业厅冷、湿负荷计算错误!未定义书签。 2.4 第三章空调设备选择计算错误!未定义书签。 3.1风机盘管的选择计算错误!未定义书签。 3.2新风机组的选择计算错误!未定义书签。 第四章空气分布2 4.1布置气流组织分布2 4.2散流器布置的原则2

4.3风系统水力计算4 4.4风口布置4 参考文献5 课程设计任务书 一、工程概况 按照分组要求,本工程分别位于西安、北京、上海和广州,占地面积7021平方米。建筑面积10886平方米,均为地上建筑,其中中转库面积6454平方米,办公楼4432平方米。航站楼底层层高5.10m,二到四层3.9m。底层包括国际营业厅、监控室、配载室、办公门厅等。 本栋建筑可接入市政热力供暖,蒸汽压力为0.6MPa。 本栋建筑可接入市政给水提供生活热水,供水温度为55℃,供水压力约350KPa。 空调冷热媒参数冷水供回水温度:7-12℃;热水供回水温度:60-50℃。 要求进行地上一层的夏季空调系统设计。 二、原始资料 1、围护结构参数表 结构类型类型 传热 系数 (w/m2) 标准规定值 外墙按照公共建筑节能设计标准的 要求,结合工程所在地自行确 定 0.43 查《民用建筑供暖通风 与空气调节设计规范》, 《公共建筑节能设计标 准》 屋面按照公共建筑节能设计标准 的要求,结合工程所在 地自行确定 0.38 查《民用建筑供暖通风 与空气调节设计规范》, 《公共建筑节能设计标 准》 外窗铝合金中空断热单框中空玻璃窗 2.5 查《民用建筑供暖通风

空气调节课程设计_某办公楼中央空调系统设计

课程设计说明书 学院:船舶与建筑工程学院 姓名: 班级: C08建环(2)班 学号: 题目:某办公楼中央空调系统设计 指导老师: 浙江海洋学院教务处 2011年06 月25 日

附2: 浙江海洋学院课程设计任务书 2010—2011学年第2学期

附3: 浙江海洋学院课程设计成绩评定表 2010—2011学年第2学期 学院船舶与建筑班级C08建环(2)班专业建筑环境与设备工程

上海某办公楼办公室空调设计 前言 空调是空气调节的简称,是使室内空气温度、湿、清洁度和气流速度(简称四度)保持在一定范围内的一项环境工程技术,它满足生活舒适和生产工艺两大类的要求。 在二十世纪六,七十年代,美国地区发生罕见的干旱天气,为解决干旱缺水地区的空调冷热源问题,美国率先研制出风冷式冷水机,用空气散热代替冷却塔,其英文名称是:Air cool Chiller,简称为Chiller! 在空调历史中,美国已经发展和改进了有风管的中央单元式系统,并得到了正在现场安装和修理有风管的单元式空调系统的空调设备分销商和经销商的强力支持。WRAC是最简单和最便宜的系统,能够很容易的在零售商店中购得,并在持续高温来的时候自己安装。同时,无风管的SRAC和SPAC自70年代起在有别于美国市场的动力下在日本得到发展和改进。之后,设备设计和制造技术在90年代被转让到中国,这是通过与当地公司(包括主要元件如压缩机、热交换器、电劝机、精细阀和电子控制器的本地制造商)组成的合资公司进行的。在90年代中国也从其它先进国家吸收了较大型空调设备的先进高新技术,并与多数是美国的大公司组成合资企业。我国于1931年首先在上海纺织厂安装了带喷水室的空气调节系统,其冷源为深井水。随后,也在一些电影院和银行实现了空气调节。

空调工程课程设计报告说明书

第1章绪论 1.1设计目的 “空调工程”是建筑环境与设备工程专业的一门重要专业课。本课程的课程设计也是专业课学习的重要环节。在做设计的过程,通过查阅各种规范和资料,使我们的专业知识更加扎实。为以后的工作和学习打下坚实的基础。 在设计的过程中,不仅将使我们对专业知识有更进一步理解掌握,同时还将培养我们的信息获取能力、问题分析能力、知识综合应用能力、语言组织和表达能力,而且我们要应用一些办公软件,像word、excel,熟练应用这些软件将对于我们更快、更好编辑说明书和进行大量的数据计算处理有很大帮助,并且在以后的工作、生活当中,我们也将用到这些东西;在设计过程中,我们还要学习应用CAD,鸿业,天正暖通等专业设计软件,这些软件为我们提高画图的效率和进行一些修改提供了很大的方便性,同时也为今后的工作打下一定的制图基础。 通过设计,我们会遇到很多实际的问题,通过老师和同学的帮助,我们对此类问题会有深刻的印象,为以后的学习和工作积累的宝贵的经验。 1.2 设计任务 福州市某酒店的一二层中央空调设计,包括:建筑物冷、湿负荷计算,送分量的确定,排风量和空调系统设计计算,气流组织的设计计算以及管道的水力计算,施工图的绘制,设计及施工说明的编制等工作。 1.3工程概况 本工程地下一层为设备机房,地上一层为大堂、西餐厅、保龄球馆等,二层为餐饮、康乐等,三层为多功能厅、KTV等,四层至十二层为客房,地上部分建筑面积约12000m2,建筑高度为44.7米。本次设计内容为地下一层和地上一层的通风、空调系统。

第2章设计依据 2.1 气象资料 由福州属于夏热冬暖地区,在鸿业软件负荷菜单工程地点气象参数中查得福州市气象参数如下表: 表2-1 室外气象参数表 室外设计参数(夏季)如下表: 表2-2 夏季室外计算参数表 2.2 房间参数说明 各房间人员密度和照明密度如表中所列,人员体力活动性质参见表3-15[1]选取不同室温和不同劳动性质的散热量和散失量。不同房间室内计算参数(夏季)如下表所示: 表2-3 各房间人数及面积统计表

暖通空调课程设计心得

暖通空调课程设计心得 篇一:《暖通空调》课程设计 北京建筑大学 继续教育学院 2015学年第2学期 暖通空调课程设计 设计题目: 班级: 学生姓名: 学号: 日期: 指导教师: 2015年12月19日 一、目的 “暖通空调课程设计(论文)”主要是为了配合建筑环境与设备工程专业必修课学习进行的设计实践环节。 目的是使学生结合题目要求,利用课堂所学的理论知识进行暖通空调工程

系统选择、设计和计算,复习和巩固理论教学的内容,通过设计了解工程设计的方法、步骤,初步掌握暖通空调工程制图的技能。 二、题目1 某建筑房间(空间)空调工程设计 三、原始资料 ㈠、设计条件: 1、房间用途、人数、设备、使用时间等; 室内照明; 空调设计运行时间; 可对其中一个房间进行详细负荷计算,其余可按面积估算; 2、建筑地处地区; 室内、外设计参数按规范选取。 室内噪声标准要求不超过45dB (A)。 ㈡、土建条件 1、建筑物(或设计范围内)的平、剖面图(要求附在说明书中)。 2、外墙基本条件:墙体厚度、保温

材料性能等; 内墙墙体厚度、保温材料性能等; 屋顶厚度、保温材料性能等; 1 3、外窗形式、大小、玻璃厚度、遮阳设施等; 4、层高。 四、设计要求 1、设计集中式空调系统,或风机盘管加新风系统、或VRV系统; 2、冷负荷对一个房间进行详细计算,其它按面积指标考虑。 五、设计内容 1、房间的冷、湿负荷计算 2、夏季工况分析 3、空调处理设备选择 4、布置风道进行水力计算 5、室内气流组织计算 6、绘图(达到施工图要求)。 六、上交成果(打印版及电子版) 1、课程设计说明计算书(含目录) 2、风道平面图、剖面图(要求达

通风与空调工程课程设计

2011级建筑工程技术专业《通风与空调工程》 课程设计任务书 一、设计计算目的 通风与空调工程课程设计计算是通风与空调课程教学之后,学生顶岗实习之前的重要的实践环节,通过课程设计计算,使学生加深对课程内容的理解,根据所学通风空调基本理论和设计计算程序、步骤,完成三层商场夏季供冷中央空调系统设计,使学生学会查阅和使用设计资料的方法,培养和提高学生运用所学课程知识,分析并解决工程问题的实践能力,为学生今后走上职业岗位奠定一定的基础。 二、设计任务 (一)、设计题目 《某市三层商场夏季中央空调系统设计》 (二)、设计原始资料 1、室外气象条件 1)、夏季室外空气调节干球温度 35℃ 2)、夏季室外空气调节湿球温度 28.2℃ 3)、最热月平均相对湿度 81% 4)、夏季室外风速 2.6m/s 5)、夏季大气压力 100.09kPa 2、室内设计计算参数 1)室内设计计算干球温度 26℃ 2)室内设计计算相对湿度 60% 3、土建条件 (1)屋顶属于I型,面积为600m2,传热系数K=0.64W/(m2·K) (2)外墙传热系数K=1.5W/(m2·K), 面积为55.2m2 (3)塑钢外窗传热系数K=3.1W/(m2·K), 面积为4.54m2 (4)一层橱窗传热系数K=3.85W/(m2·K) (5)层高地下室5.1m,一层5.4m,二层4.5m,三层4.5m。4、室内负荷条件 (1)人员 一层超市:0.8人/m2;二层服装:1人/m2;三层家电:1人/m2 (2)照明格栅灯、筒灯:30 W/m2 (3)动力扶梯:11 kW/层 5、新风量:10 m3/ h·人 6、其他条件:空调设备运行10h,开灯时数10h,人员在室内停留时间10h 7、动力资料水源:自来水;电源:220/380v, 热源:由集中锅炉房供给50—65℃热水 二、空调系统的划分及空调方案的确定 由于商场的人员多、湿负荷大,新风需求量大,过渡季宜采用全新风系统,因此本商场空调系统采用定风量全空气系统,根据现有条件,本系统采用电制冷螺杆机组作为冷源,机组及附属设备布置在地下室内,冷却塔放置在屋顶。根据建筑平面结构特点和风口布置模块化思想,拟采用散流器送风,风口、风

空调课程设计说明书

铁道大学课程设计 空气调节课程设计 2014级机械工程分院(系) 专业建筑环境与能源应用工程 学号20140939 学生梦娇 指导教师亚宁 完成日期2017年7月8日

目录 第一章工程概况及主要参数 (3) 1.1工程设计标题 (3) 1.2工程概况 (3) 1.3基本设计参数 (3) 1.3.1地理位置 (3) 1.3.2室外计算参数 (3) 1.3.3室计算参数 (4) 1.3.4围护结构参数 ................................................................. 错误!未定义书签。第二章空调设计任务书 . (5) 空气调节课程设计任务书 (5) 第三章建筑负荷计算 (7) 3.1以六楼客房3为典型房间进行手动负荷计算 (7) 3.1.1北外墙瞬时变热引起的冷负荷 (7) 3.1.2北外窗引起的冷负荷 (8) 3.1.3外窗辐射冷负荷 (9) 3.1.4人体热湿源冷负荷 (9) 3.1.5荧光灯散热形成的冷负荷 (10) 3.1.6设备散热形成的冷负荷 (11) 3.1.7新风冷负荷 (12) 3.1.8人体散失量形成的潜热冷负荷 (12) 3.2六层每个房间的冷负荷总和 (12) 第四章空调系统设计及设备选型 (14) 4.1空调系统形式的选择 (14) 4.2风机盘管加新风系统型号设备的选型 (15) 4.2.1风机盘管的选型 (15) 4.2.2风机盘管的布置要求 (16) 4.3新风机组的选择 (17) 4.3.1新风机组的选择原则 (17) 4.3.2新风机组的选型 (17) 4.4水力计算 (17) 4.4.1水力计算的方法 (17) 4.4.2风管的水力计算结果 (18) 4.4.3水管路的水力计算 (23) 第五章课程设计总结 (30)

暖通空调课程设计概述

课程设计讲明书 课程名称:暖通空调课程设计 设计题目:北京综合办公楼空调设计

目录 第1章绪论 (6) 1.1地质资料 (7) 1.2气象资料 (7) 1.2.1大气压力 (7) 1.2.2室外气象条件 (7) 1.2.3室内设计参数 (7) 1.3土建资料 (2) 1.3.1外墙 (2) 1.3.2外窗,门 (8) 1.3.3楼板 (9) 1.4室内负荷资料 (9) 1.4.1人员情况 (9) 1.4.2照明情况 (9) 1.4.3设备使用情况 (9) 第2章负荷计算 (11) 2.1夏季冷负荷计算 (11) 2.1.1负荷计算讲明 (11)

2.1.2围护结构逐时传热形成冷负荷的计算方法 .. 12 2.1.3室内热源散热形成的冷负荷 (6) 2.2冬季热负荷计算 (17) 2.2.1围护结构差不多耗热量 (17) 2.2.2围护结构附加耗热量 (17) 2.2.3门窗缝隙渗入冷空气耗热量 (18) 2.3空调新风负荷计算 (18) 2.3.1新风量的确定原则 (18) 2.3.2新风负荷的计算 (19) 2.4空调湿负荷计算 (9) 2.5 房间冷负荷计算实例 (20) 2.6计算结果 (14) 第3章确定空调系统方案,选择设备型号 (14) 3.1空调系统方案的确定 (25) 3.1.1方案比较 (25) 3.1.2方案选择 (27) 3.2空调水系统的确定 (16) 3.2.1 水系统形式的比较 (28) 3.2.2 水系统形式的确定 (29)

3.3新风供应系统的确定 (29) 3.4设备选择 (30) 3.4.1风机盘管选择计算 (30)

空气调节课程设计

空气调节课程设计指导书适用专业:建筑环境与设备工程 院(系):机电工程学院 指导单位:建筑环境与设备工程教研室 2011年6月20日

空气调节课程设计指导书 1.课和设计任务和要求 1.1空气调节课程设计以小组方式进行,每小组人数5~10人,各小组从给出的建筑物中选出一定区域范围(空调面积不少于600㎡),并根据建筑结构和用途,进行该区域范围的局部空调工程设计。 1.2编写该空调工程的设计书、设计书不少于5000字,计算机打印。 1.3绘制该空调工程的风管平面图、水管平面图、机房布置图、设备安装图,图纸量折合一张A1以上,尽可能用计算机绘制。 2.设计书的内容和要求 2.1设计书应包括以下内容并装订成册: 2.1.1封面 2.1.2设计任务书 2.1.3目录 2.1.4前言 前言内容:工程名称、建筑面积、空调建筑面积、功能、人流量、所处的地域、方位等。 2.1.5设计说明 设计说明内容如下: ⑴明确说明室内空气参数的要求 对各空调间夏季温、湿度要求。若对温度和湿度无特殊要求,则按有关规范进行设计。 ⑵阐明当地主要设计气象参数 空调室外空气夏季计算干球温度;室外空气夏季计算湿球温度;室外空气夏季相对湿度;夏季大气压力。 ⑶列表说明各空调房间的设计条件 夏季的温度、相对湿度、平均风速、新风量。 ⑷阐明空调系统方式的选择及其依据和服务范围 全风系统及其选择依据;空气-水系统及其选择依据;全分散式系统及其选择依据; 防火排烟及特殊系统及其选择依据。

⑸阐明空调系统的划分、组成与其服务区域,并列表说明各系统的送风量、夏季的设计 负荷、空气调节方式、气流组织分布; ⑹阐明冷源的选择及其依据; ⑺对冷冻水系统应说明如下问题: 供回水温度、供水量;不同管径管材材质的选择;管道附件的选择情况; ⑻对风系统应说明如下问题: 对风管材料、厚度、加工方法、联接方式的选择及其依据(可按《通风与空调工程施工及验收规范》确定);管道穿越变形缝的措施;调节阀、防火阀的选择及配套说明;管道支、挂、托架的要求;选配空气处理设备和风机的型号、规格及其依据,对设备、风机安装的要求;对管道防腐保温的要求;对施工的要求。 ⑼对调试的要求和设计全年运行管理工况的说明分析(包括对自控系统的要求和调整)。 2.1.6设计计算及其结论列表汇总 设计计算内容如下: ⑴空调房间冷负荷计算及汇总表(尽可能用计算机计算,并配以平面图和围护结构构造 图; ⑵各空调房间送风量和新风量计算(尽可能用计算机)并列表汇总; ⑶风系统、水系统的阻力计算; ⑷保温层厚度计算; ⑸空气处理设备选型计算; 以上计算要求每种只举一例进行计算,其它列表汇总。 2.1.7主要技术经济指标汇总。 ⑴本空调工程总建筑面积(㎡)。 ⑵本空调工程空调面积(㎡)。 ⑶夏季设计冷负荷(KW)。 ⑷空调房间中最大冷负荷指标(W/㎡);空调房间中最小冷负荷指标(W/㎡);空调房 间中平均冷负荷指标(W/㎡)

暖通空调课程设计大纲

暖通空调课程设计》教学大纲 一、课程基本信息 1、课程英文名称:Course designing for HVAC 2、课程类别:实践性教学环节 3、课程学时:总学时2周,实验学时0 4、学分:2 5、先修课程:《暖通空调》 6、适用专业:建筑环境与设备工程专业 7、大纲执笔:建筑环境与设备教研室马红艳 8、大纲审批:建筑工程学院学术委员会 9、制定(修订)时间:2005年9月 二、课程的目的与任务 课程设计是培养计划中重要的综合性实践性教学环节,具有综合性和实践性强的特点。课程设计要求学生综合应用所学基础知识和专业技术课程专业知识的技能。在教师的指导下熟悉设计的全过程,掌握设计方法,提高设计能力,独立地完成规定的课程设计任务。因此,课程设计既是对暖通空调课程教学效果的检验,也是进一步提高学生综合素质的重要环节。通过课程设计,可以使学生进一步加深对所学课程的理解和巩固;可以综合所学的制冷与空调的相关知识解决实际问题;可以使学生得到工程实践的实际训练,提高其应用能力及动手能力。 1、培养学生综合运用所学基础理论和暖通空调知识分析和解决暖通空调设备中一般工程技术问题的能力; 2、进一步提高绘制工程图,使用计算机的能力,增强作为现代建筑环境与设备工程师应具备的基本技能; 3、通过课程设计工作,深化学生对设计思想、设计方法、设计规范的理解;培养学生良好的工作作风,为毕业设计打下好的工作基础。 三、课程的基本要求 通过课程学习前后的参观调研、资料收集、方案探讨、图纸设计等活动,综合运用和深化所学专业课程理论知识,培养独立分析和解决一般工程实际问题的能力,使学生初步掌握工程设计的一般方法,了解工程设计的原则和步骤,并学会使用各种规范、手册技术资料等的基本技能。完成图纸设计及设计说明书编写是

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